2013 Fiscal Year Annual Research Report
多方向同時加振実験による連続高架橋全体系の限界状態の解明と動的耐震照査法の確立
| Project/Area Number |
23246084
|
|---|
| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
後藤 芳顕 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90144188)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小畑 誠 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30194624)
張 鋒 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70303691)
海老澤 健正 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90332709)
奥村 徹 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40332027)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | 耐震構造 / 耐震設計法 / 動的応答解析 / 連続高架橋 / 振動台実験 / 終局挙動 |
|---|
| Research Abstract |
１．高架橋模型の過去最大級の加振実験：橋脚，支承，上部構造の連成が高架橋の終局挙動に与える影響を明らかにするために，縮尺S=1/6.7の2径間連続高架橋大型模型の多方向加振実験を中国同済大学の最新鋭マルチ振動台で実施し，従来ほとんど未知であった橋脚，支承，上部構造の連成が全体系の終局挙動に与える影響を検討した．高架橋模型は5種類で異なる橋脚で支えられている．実験結果として，無充填橋脚は，過去に実施した単柱の加振実験では基部の一カ所の局部座屈の進展により橋脚が傾斜して倒壊に至ったが，今回の高架橋模型では橋脚の終局状態において全周あるいは全パネルにほぼ均等に局部座屈が発生した．その結果，高架橋内の脚柱は傾斜しにくく，単柱に較べ残留変位が小さいこと，また，橋脚の終局状態への到達が直ちに高架橋全体系の終局状態に繋がらないことが観察された．CFT橋脚を持つ高架橋では無充填橋脚の1.3～1.5倍増幅波に対して，最大変位は大きく表れるものの，残留変位はほとんど生じず，単柱実験の場合に較べより顕著な自己修復機能が確認された．以上の高架橋内の脚柱の単柱と異なる挙動特性は支承と上部構造を介して生じる各橋脚間の荷重の再配分が関与していることが解析でも確認された．
２．高架橋のFEモデルの高度化：高架橋模型の加振実験を過去の単柱試験を基に構築した大規模FEモデルで解析した．その結果，従来無視されていた積層ゴム支承の回転の影響が大きいことが判明したので，実験結果に基づき，ゴム支承モデルの精緻化を行った．
３．任意の橋脚の耐力照査に用いるために力の3方向成分とモーメントの3方向成分が無充填円形断面橋脚頂部に作用した場合の限界相関式を誘導した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高架橋模型の加振実験を完了した．予定していた計測項目に関するほぼすべてのデータ取得に成功した．いままで未知であった項目に対して世界的にも貴重な情報が多く得られた．とくに，高架橋に設置した状態でのゴム支承の反力と変形特性，支承と上部構造を介して生じる各橋脚間の荷重の再配分が高架橋全体系の終局状態に与える影響，高架橋の残留変位特性など従来の単柱の加振実験では未知であった知見が多く得られ，次年度の高架橋の耐震照査法の高精度化のために必要な準備はほぼ完了した．実験による高架橋の大規模数値解析モデルのキャリブレーションは中国側の都合により加振実験が年度後半になったため開始が遅れたが，スーパーコンピュ－タ(名古屋大学)の利用により遅れを最小限にとどめることができた．キャリブレーションでは支承のモデル化については詳細なモデル化の必要性を当初は想定していなかった．しかしながら，実験より現行の支承のモデルでは不十分であることが判明したので，加振実験における支承挙動を直接モデル化することで実験結果をある程度説明できるモデルの開発を行うことができた．しかし，耐震解析で適用可能な実用的な支承モデルを開発するには，モデルの一般化と簡易化の課題が残ったため今後も継続して検討する予定である．高架橋の加振実験が年度後半なったので，年度前半にはH26年度に検討予定である3方向地震動に対する高架橋の耐震照査法のコアとなる任意の橋脚柱の終局限界状態を規定する限界相関式の誘導を行った．これは中国側の都合という予定外の事態による実験の遅延に対応するため方策であった．以上のように，計画から若干遅れている項目もあるが，H26年度に実施予定であった項目をH25年度に前倒しをしたのでトータルとして遅れはないものと考える．
|
| Strategy for Future Research Activity |
当初計画では，H25年度までに高架橋の加振実験の実施およびそれに基づく数値解析モデルのキャリブレーション，高架橋全体系の終局限界，3次元的な残留変形の検討を行い，H26年度には3方向地震動に対する連続高架橋の照査法の検討と高架橋に制震部材を設置することによる効果およびその設計法について検討を加える予定であった．しかしながら，中国側の都合により平成25年度の加振実験が年度後半となったため，加振実験にもとづく大規模数値解析モデルのキャリブレーションにおいて判明した現行の支承モデルの問題点を改善するための作業がH26年度に持ち越された．したがって，上記課題の検討を連続高架橋の照査法，制震設計法の検討と並行して実施していく．なお，高架橋の大規模数値解析モデルによる3方向地震動入力下の終局挙動予測のための計算時間はスーパーコンピュ－タ(名古屋大学)により大幅に短縮することができることをH25年の検討で確認しているので，研究全体の進行には問題は生じないと考える．また，高架橋内の無充填鋼製橋脚の安全性を照査するための限界相関式はH25年に前倒しして誘導しているので，H26年度の照査法の検討の時間が短縮できる．以上から，H26年度にはCFT橋脚の限界相関式の誘導，高架橋の加振実験結果ならびに高架橋大規模モデルの数値解析結果に基づく高架橋全体系の安全照査法と残留変形の照査法の検討，さらに同様の手法で制震設計法についても検討し，本研究の当初の目的は達成できると考える．
|
